(57)【要約】      （修正有）【課題】クランクシャフトのない往復スリーブ機関を提供する。【解決手段】２ストロークサイクルで動作する往復機関１０であって、一対の静止した、ほぼ同軸に整列した相互に対向するピストン１３，１５と、これらの静止ピストンの周りを往復運動するように構成されたスリーブ１１を具える。往復スリーブ１１は二つのキャビティを規定しており、各キャビティは、それぞれが前記ピストンの一方に動作可能に連結されており、チャンバを規定している。第１のチャンバは、プレチャージチャンバ２１であり、少なくとも一の入口ポートを有する。また、第２のチャンバは、燃焼チャンバ１９であり、少なくとも一の出口ポートを有する。この二つのチャンバは圧力で作動する動力分配バルブで分割されている。スリーブ１１の往復運動を回転運動に変換することができる。【選択図】図１
2010190223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復機関において：
一対の、静止した、ほぼ同軸に整列した相互に対向するピストンであって、当該ピストンの周りを往復運動するように構成されたスリーブによって分割されたピストンと、チャンバを規定するためにそれぞれが前記ピストンの一方に動作可能に連結されている二つのキャビティを規定する往復スリーブと、プレチャージチャンバであり、少なくとも一の入口ポートを有する第１のチャンバと、燃焼チャンバであり、少なくとも一の出口ポートを有する第２のチャンバを具え、前記二つのチャンバが動力分配バルブで分割されて、当該動力分配バルブが圧力で動作することを特徴とする往復機関。
【請求項２】
請求項１に記載の往復機関において、
前記プレチャージチャンバ内の圧力が前記燃焼チャンバ内の圧力を超えたときに、前記動力分配バルブが開くように構成されていることを特徴とする往復機関。
【請求項３】
請求項１または２に記載の往復機関において、
前記動力分配バルブが付勢手段により閉じる方向に付勢されていることを特徴とする往復機関。
【請求項４】
請求項３に記載の往復機関において、
前記付勢手段にスプリングが含まれることを特徴とする往復機関。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の往復機関において、
前記機関が２ストロークサイクルを使用して動作するように構成されていることを特徴とする往復機関。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の往復機関において、
前記プレチャージチャンバ用の入口ポートに圧力作動バルブが設けられていることを特徴とする往復機関。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の往復機関において、
前記燃焼チャンバ用の出力ポートが、前記往復スリーブ内にポートを具え、このポートが前記往復スリーブの少なくとも移動部分の間にピストンによって閉じることができるようなサイズであり、そのように配置されていることを特徴とする往復機関。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の往復機関において、
前記プレチャージチャンバが前記燃焼チャンバよりも大きな径を有することを特徴とする往復機関。
【請求項９】
往復機関において：
２組の、静止した、ほぼ同軸に整列した相互に対向するピストンであって、各組の対向するピストンが、当該ピストンの周りを往復運動するように構成されたスリーブによって分割されたピストンと、チャンバを規定するためにそれぞれが前記ピストンの一つに動作可能に連結されている二つのキャビティを規定する各往復スリーブと、プレチャージチャンバであり、少なくとも一の入口ポートを有する各組の第１のチャンバと、燃焼チャンバであり、少なくとも一の出口ポートを有する各組の第２のチャンバとを具え、各組の二つのチャンバが動力分配バルブで分割されて、当該動力分配バルブが圧力で動作することを特徴とする往復機関。
【請求項１０】
請求項９に記載の往復機関において、
各動力分配バルブが、その関連するプレチャージチャンバ内の圧力がその関連する燃焼チャンバ内の圧力を超えたときに、開くように構成されていることを特徴とする往復機関。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の往復機関において、
各動力分配バルブが付勢手段により閉じる方向に付勢されていることを特徴とする往復機関。
【請求項１２】
請求項１１に記載の往復機関において、
各付勢手段にスプリングが含まれることを特徴とする往復機関。
【請求項１３】
請求項９ないし１２のいずれかに記載の往復機関において、
当該機関の使用時に各往復スリーブが互いに反対方向に動作するように構成されていることを特徴とする往復機関。
【請求項１４】
請求項９ないし１３のいずれかに記載の往復機関において、
前記機関が２ストロークサイクルを使用して動作するように構成されていることを特徴とする往復機関。
【請求項１５】
請求項９ないし１４のいずれかに記載の往復機関において、
各プレチャージチャンバ用の各入口ポートに圧力作動バルブが設けられていることを特徴とする往復機関。
【請求項１６】
請求項９ないし１５のいずれかに記載の往復機関において、
各燃焼チャンバ用の出力ポートが、その関連する往復スリーブ内にポートを具え、このポートが各往復スリーブの少なくとも移動部分の間にピストンによって閉じることができるようなサイズであり、そのように配置されていることを特徴とする往復機関。
【請求項１７】
請求項９ないし１６のいずれかに記載の往復機関において、
各プレチャージチャンバが、その関連する燃焼チャンバよりも大きな径を有することを特徴とする往復機関。
【請求項１８】
請求項１ないし８のいずれかに実質的に記載された往復機関を組み込んだ車両又は船舶。
【請求項１９】
請求項９ないし１７のいずれかに実質的に記載された往復機関を組み込んだ車両又は船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、往復機関に関するものであり、排他的ではないが、特に、クランクシャフトのない往復スリーブ機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
何年にもわたって、膨大な数の往復機関が開発されており、いずれの機関にも従来のモデルを超える利点あるいは改善点がある。
【０００３】
化石燃料往復機関は、主に、２ストロークサイクルまたは４ストロークサイクルを使用していた。２ストロークサイクル機関は、一回転あたり一回のパワーストロークという利点があり、これに対して４ストロークサイクル機関では、二回転につき一回のパワーストロークである。しかしながら、２ストロークサイクル機関には、二つの明確な不利益がある。まず第１に、換気が常に十分でなく、不燃焼燃料及び／又は酸素がいくらか排気システムへ失われ、排気サイクルの後に排気ガスがいくらか残留することである。第２に、２ストローク機関は、クランクシャフトとピストンの潤滑のために燃料オイルを継ぎ足す必要があることである。これらの両方の要因が組み合わさることは、２ストローク機関がしばしば高レベルの汚染物質を生成することを意味する。
【０００４】
現在の技術の機関の更なる問題点は、ピストンによる力の回転運動への変換である。従来は、この変換はクランクシャフトによって行われていた。しかしながら、クランクシャフトは、クランクアームが直角であり、ピストンの移動方向にあるときに最も効率的であるが、その他の角度ではあまり効率がよくない。又、最も大きな力は、ピストンのデッドセンタ先端付近に残るので、クランクアームがピストンの移動方向に略整列するときには、クランクシャフトへの力の転送が不十分である。
【発明の概要】
【０００５】
目的
従って、本発明の目的は、上述の問題点を克服するいくつかの方法に少なくとも向かっている、あるいは公衆に有用な選択を提供する、往復機関を提供することである。
【０００６】
発明の説明
従って、第１の態様において、本発明は広く言えば、２ストロークサイクルで作動する往復機関にあり、この機関は：
静的に、ほぼ同軸に整列された相互に対向する一対のピストンであって、当該ピストンの周囲を往復運動するように構成されたスリーブで分割されているピストンを具え、前記往復スリーブが二つのキャビティを規定しており、各キャビティが一方のピストンに動作可能に連結されてチャンバを規定しており、第１のチャンバがプレチャージチャンバであり、少なくとも一の入口ポートを有し、第２のチャンバが燃焼チャンバであって、少なくとも一の出口ポートを有し、二つのチャンバが動力分配バルブによって分割されている。
【０００７】
当業者には、この往復機関の利点は明らかである。プレチャージチャンバは、燃焼チャンバより容積が大きくても良く、これによって、燃焼チャンバからの排気ガスの流れを改善する可能性、及び／又は、燃焼チャンバの過給を改善する可能性がある。更に、固定された通路を介してピストンリングに油を差すことが可能であり、燃料にオイルを追加する必要性を排除する。
【０００８】
スリーブに近傍の出力部材上のトラック上で作動するように構成された駆動部材がスリーブに設けられていることが好ましく、このトラックは、駆動部材がトラック上で作動するときに、スリーブの往復運動が出力部材の回転運動を生じさせるように、通路を規定している。このような機関は、クランクシャフトの円運動によって生じる拘束によって制限を受けない。クランクシャフトを有する機関は、ほとんどのパワーがシリンダから抽出されるものの、クランクシャフトの接続が２時と４時の位置の間にある点において制限される。反対に、本発明の機関は、より大きなスリーブの移動範囲を介して往復スリーブから効率よくパワーを抽出することができる。
【０００９】
好ましくは、出力部材が、往復スリーブを中心に回転するように構成された回転スリーブを具えている。このような構成は、特にコンパクトであり、機関からのパワー出力を、例えば、ホイールや、プロペラハブなどの負荷に直接与えることができる。
【００１０】
出力部材は、単一ピークのある曲線トラックを有していても良いが、好ましくは、出力部材は複数ピークの曲線トラックを有しており、出力スリーブを一回転させるのに、往復スリーブの一以上の完全なサイクルをとるようにする。いくつかのアプリケーションでは、例えば、出力スリーブを一回転させるのに１２サイクルの往復スリーブを必要とする機関など、トルクは高いが一分あたりの回転数が低い機関を実現するという利点がある。このような機関は、減速ギアボックスを必要とすることなく、所望のスピードで船のプロペラを駆動するのに有益である。
【００１１】
動力分配バルブは、機械的に動作することが可能であるが、動力分配バルブは圧力で動作することが好ましい。このようなバルブ構成には少なくとも二つの利点がある。第１に、関連するパワーロスを引き起こすことがあり、更にメンテナンスを要する追加の構造の必要性がなくなることである。第２に、この構成は、機関の換気を改善することができる。なぜなら、プレチャージチャンバの圧力が燃焼チャンバの圧力を超えるとすぐにバルブが開くようにバルブを構成することができ、このことは、プレチャージチャンバから燃焼チャンバへのワンウエイのエアの流れを促進するために望まれている。
【００１２】
プレチャージチャンバの入力ポートに、圧力で動作するバルブが設けられていることが好ましい。このような構成は、圧力で動作する動力分配バルブと同様の利点を有する。
【００１３】
燃焼チャンバの出力ポートは往復スリーブ内にポートを具えており、このポートは少なくとも往復スリーブの移動の一部分の間にポートがピストンによって閉じることができるようなサイズを有し、そのように配置されていることが好ましい。
【００１４】
上述したようなポーティング及びバルブシステムは、バルブを作動させるのに、どのような種類の駆動トレインも必要とすることなく機関を駆動できることを意味する。
【００１５】
機関は、２対のプレチャージチャンバと燃焼チャンバの周りを往復運動するように構成された往復スリーブを具えていることが好ましい。このような構成によると、一方のプレチャージチャンバ／燃焼チャンバ対のパワーストロークの間に往復スリーブが移動する一方で、往復スリーブが同時にもう一つの対のプレチャージチャンバ内に新たな空気をチャージすることができる。
【００１６】
機関は、二つの往復スリーブを具えることが好ましく、各往復スリーブが相互に対向する方向に機関が互いに作動することがより好ましい。このような構成が、改善した機関のバランスを提供する。
【００１７】
第２の態様では、本発明は広く言えば、ここに実質的に記載されたような往復機関を組み込んだ車両または船舶にある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、圧縮フェーズにおける燃焼チャンバを記載した、往復機関サイクルの動作を示す図である。
【図２】図２は、圧縮フェーズを続けている燃焼チャンバと、プレチャージチャンバへ空気が入り始めた様子を記載した往復機関サイクルの動作を示す図である。
【図３】図３は、燃料が導入され点火が生じて、パワーストロークを開始したステージにおける往復機関サイクルの動作を示す図である。
【図４】図４は、パワーストロークの終わりに向けた、排気ガスが燃焼チャンバから出始めた時の往復機関サイクルの動作を示す図である。
【図５】図５は、入口バルブが開いてプレチャージチャンバから燃焼チャンバへフレッシュエアのチャージが移動して、排気ガスのパージが完了する時点における往復機関サイクルの動作を示す図である。
【図６】図６は、入口バルブが閉じて、往復スリーブが方向を変えて、圧縮ストロークを開始したステージにおける往復機関サイクルの動作を示す図である。
【図７】図７は、クランクシャフトを用いて、往復スリーブの往復運動の回転運動への変換を示す往復機関の図である。
【図８】図８は、出力部材の上の曲線トラック上で動作する駆動ローラを用いて、往復スリーブの往復運動の回転運動への変換を示す往復機関の図である。
【図９】図９は、対向するツイン往復スリーブ機関の断面図である。
【図１０】図１０は、対向するツイン往復スリーブ機関の断面斜視図である。
【図１１】図１１は、組み立てた対向するツイン往復スリーブ機関の分解斜視図である。
【図１２】図１２は、組み立てた対向するツイン往復スリーブ機関の分解斜視図である。
【図１３】図１３は、組み立てた対向するツイン往復スリーブ機関の分解斜視図である。
【図１４】図１４は、組み立てた対向するツイン往復スリーブ機関の分解斜視図である。
【図１５】図１５は、組み立てた対向するツイン往復スリーブ機関の分解斜視図である。
【図１６】図１６は、船舶に適用した機関の図である。
【図１７】図１７は、出力駆動シャフトの変速に使用することができるギア構成を示す斜視図である。
【図１８】図１８は、複数の個別の対向するツイン往復スリーブ機関ユニットを具える機関アッセンブリの斜視図である。
【図１９】図１９は、ツイン燃焼室の単一の往復スリーブ機関を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
説明
本発明は、広く言えば、本願の明細書において個々にあるいは集合的に言及したあるいは記載された部品、エレメント、および特徴、及び二つ又はそれ以上の部品、エレメント、あるいは特徴の、いずれかのあるいは全ての組み合わせにあり、ここでは、公知の均等物を有する特定の完全体が記載されており、このような均等物は、個別に示されているかのように組み込まれている。
【００２０】
本発明のいくつもの好ましい形態を、図面を参照して、例示としてのみ、以下に述べる。
【００２１】
図１を参照すると、往復機関（１０）が示されており、この機関は、少なくとも、往復スリーブ（１１）と、第１の静止ピストン（１３）と、第２の静止ピストン（１５）を具える。往復スリーブ（１１）は、各々が異なる径を有する二つの筒状部分を具え、これらの二つの筒状部分は中間バルクヘッド（１６）で分割されている。
【００２２】
往復スリーブ（１１）は、圧縮ストローク方向（１７）に移動しているところが示されており、燃焼チャンバ（１９）内のガスを圧縮している。プレチャージチャンバ（２１）には一部に真空状態ができている。
【００２３】
動力分配バルブ（２３）を用いて、中間バルクヘッド（１６）内の通路（２４）を通るガスの流れを制御している。動力分配バルブ（２３）は、ワンウエイバルブであり、図には示していないが、ライトスプリングによってバイアスされて閉じている。図に示す機関（１０）の動作サイクルのステージにおいては、動力分配バルブ（２３）は閉じている。
【００２４】
図２ないし６は、図１に続く、往復機関（１０）の完全な一サイクルを示す図である。
【００２５】
図２を参照すると、圧縮ストローク方向（１７）に続けて移動している往復スリーブ（１１）を有する機関（１０）が示されている。燃焼チャンバ（１９）内のガスは圧縮され続ける。このステージでは、入口ポート（２５）は第２のピストン（１５）によってもはや覆われておらず、空気が方向（２７）に引かれてプレチャージチャンバ（２１）内に入る。
【００２６】
図３を参照すると、圧縮ストローク方向（１７）における移動限度に届いており、対向する方向に移動し始めている圧縮スリーブ（１１）を伴う機関（１０）が示されている。これはパワーストローク方向（２９）と表現される。この時点で、燃焼チャンバ（１９）内のガスは完全に圧縮される。適宜の時間にディーゼル燃料（３１）が燃焼チャンバ（１９）に注入され、シリンダ内の圧力によって自己点火する。燃焼している燃料と圧縮されたガスが膨張して、中間バルクヘッド（１６）を押して、往復スリーブ（１１）をパワーストローク方向（２９）に移動させる。
【００２７】
図４を参照すると、往復スリーブ（１１）がパワーストローク方向（２９）に移動しており、パワーストロークを完了した機関（１０）が示されている。燃焼チャンバ（１９）内のガスが、その燃焼と膨張を完了している。排出ポート（３５）は、もはや、第１のピストン（１３）によって完全に覆われておらず、燃焼ガスまたは排気ガスが方向（３７）内へ逃げ始めるようにする。
【００２８】
プレチャージチャンバ（２１）内のプレチャージガスが圧縮され始め、今度は入口ポート（２５）が第２のピストン（１５）によって覆われる。
【００２９】
図５を参照すると、パワーストローク方向（２９）にさらに少し移動した往復スリーブ（１１）を有する機関（１０）が示されている。このステージでは、燃焼ガスが有意な割合で燃焼チャンバ（１９）に残っている。燃焼チャンバ（１９）を離れる排気ガスの速度とモーメントも、燃焼チャンバを出て排出する傾向にあり、さらに圧力を下げる。プレチャージチャンバ（２１）内の圧力が、燃焼チャンバ（１９）内の圧力より大きいと、動力分配バルブ（２３）が方向（３９）内を移動して、通路（２４）の開口を開く。これによって、プレチャージチャンバ（２１）内の圧縮ガスが方向（４１）に移動して、燃焼チャンバ（１９）を迅速にパージして、残りの排気ガスが排出ポートに引き込まれている間にフレッシュエアがチャージされる。
【００３０】
プレチャージチャンバ（２１）の径が燃焼チャンバ（１９）の径より大きいことは、燃焼チャンバ（１９）のパージを改善する機会を与える、及び／又は、燃焼チャンバ（１９）を過給する可能性があるため、利点である。
【００３１】
図６を参照すると、パワーストローク方向（２９）における移動の最大限のところに届いており、再度圧縮ストローク方向（１７）に動き出そうとしている往復スリーブ（１１）を有する機関（１０）が示されている。プレチャージチャンバ（２１）からガスが出て、燃焼チャンバ（１９）へ大きく移動したときに、動力分配バルブ（２３）が方向（４１）に移動して閉じる。
【００３２】
ついで、図１を参照して上述したとおり、このサイクルが次々と続く。
【００３３】
図７を参照すると、往復機関（１０）のより完全な例が示されている。この例では、往復スリーブ（１１）は、クランクシャフト（４７）に連結されている連結ロッド（４５）に短いピン（４３）を介して連結されて示されている。クランクシャフト（４７）は、ベアリング（４９）上に支持されており、その上に装着されたフライホイール（５１）を有する。
【００３４】
往復運動（５３）は、回転運動（５５）に変換される。パワーストローク間にフライホイール（５１）に伝達されるエネルギィのうちのいくらかは、圧縮ストローク間に往復スリーブ（１１）を移動させるのに使用され、機関のサイクルを継続させる。クランクシャフト（４７）が、出力シャフトあるいは駆動面を具えていても良いことは明らかである。
【００３５】
図８を参照すると、別の例の往復機関がより完全に示されている。この場合、クランクシャフトは、一方の端部に形成された曲線トラック（５９）を形成し短いスチールチューブの形をした出力スリーブ（５７）で置き換えられている。ローラ（６１）が、往復スリーブ（１１）の外径に取り付けられた半径方向に整列したピン（６３）の上に支持されている。往復スリーブ（１１）は、パワーストローク方向（１７）に移動するので、ローラ（６１）は、曲線トラック（５９）に対向して動作して、出力スリーブ（５７）を回転させる。なお、出力スリーブ（５７）の端部の曲線トラック（５９）の専門用語はエンドカムである。
【００３６】
曲線トラック（５９）は、出力スリーブ（５７）の主軸から一定の半径上にあり、曲線トラック（５９）は、二つの谷によって分けられた二つのピークを有する４点変曲を具える。曲線トラック（５９）は、正弦曲線あるいは同様のプロファイルを持っていてもよい。
【００３７】
曲線トラック（５９）はカムプロファイルにいくらか似ているが、駆動ローラ（６１）と曲線トラック（５９）の主動作はカムプロファイルの動作と逆である。すなわち、カムに接触する第２の対象物内に往復運動を生み出すための一般的な回転運動を使用するカムと反対に、曲線トラック（５９）の上で動作する駆動ローラ（６１）の往復移動が出力スリーブ（５７）内の回転運動を生み出す。
【００３８】
出力スリーブ（５７）が駆動ローラ（６１）によって回転させらて、エネルギィがフライホイール（６５）に伝達される。フライホイール（６５）内に蓄えられたエネルギィが出力スリーブ（５７）を回転させ続け、曲線トラックの延長部分（６７）が方向（１７）と反対側の方向にローラ（６１）を移動させる。この動作が、往復スリーブ（１１）を圧縮ストローク方向（２９）に移動させる。この図に示す構成は、出力スリーブ（５７）の回転ごとに二つのパワーストロークを有するという利点がある。２以上のピークまたはローブを有する、異なる曲線トラックプロファイルを使用して、回転ごとに二回以上のパワーストロークを提供することができる。単一のピークを用いることもできるが、動的なバランスが問題になるであろう。
【００３９】
本例において、出力スリーブ（５７）は、ベアリングセット（６９）の上に装着されている。出力スリーブ（５７）が出力ドライブギアまたは駆動面を有していていも良いことは明らかである。
【００４０】
機関からのトルクが、往復スリーブを含む静止スリーブを囲む出力スリーブ（５７）の上に位置している曲線トラック（５９）の上で発生することは利点であると考えられている。パワーストローク中の往復スリーブ（１１）からの力が、ピン（６３）を介して静止チューブ内のスロットを通って出てゆき、曲線トラック（５９）の半径へ伝達されることがその理由であり、この半径が大きいほど、駆動ローラ（６１）が曲線トラック（５９）を押圧するときの出力スリーブ（５７）内でより大きなトルクが発生する。出力スリーブ（５７）の半径が大きいほど、出力スリーブ（５７）はよりゆっくり回転するが、比較的低い回転速度で高トルク出力が必要な場合、この特徴は利点があり、減速ギアの必要がなくなる。より大きな半径によって、より多数のローブと、一回転あたりのより大きなパワーストロークが可能となる。
【００４１】
これに比して、クランクシャフトを有する機関は、最大トルク性能を制限する機関のストロークによって制限される最大クランクシャフト半径を有する。
【００４２】
曲線トラック（５９）上で動作する駆動ローラ（６１）の使用も、燃焼ストロークの各ステージの間に往復スリーブ（１１）によって与えられる力に合ったほとんど全ての所望のプロファイルを曲線トラックが有することができる点で利点がある。逆に、クランクシャフトを有する２ストロ−ク機関は、２時から４時の位置、すなわち、各３６０°の回転のうち６０°だけの有効クランク角度に制限されている。単一シリンダの４ストローク機関は、事実上この半分である。本発明の曲線トラックは、ドライブローラ（６１）が曲線トラック（５９）上の各ピークのスロープに対向して動作するときに、直線的な力を６０°以上で回転トルクに効果的に変えることができるように構成されている。曲線トラック（５９）は少なくとも二つのピークを有するので、機関は、各３６０°の回転のうち、１２０°（６０°×２）以上で直線的な力を回転トルクに効果的に変えることができる。
【００４３】
図７及び図８においては、第１及び第２のピストン（１３）および（１５）と、ベアリング（４９）および（６９）の外側レースは、これらの図面に示すようにシンボル（７１）を用いて、互いに固定されて示されている。
【００４４】
図９ないし図１５は、図８に概略が記載されている一対のアッセンブリであり、各端部に曲線トラックを有する単一の出力スリーブを有するアッセンブリを具える、対向するツイン往復スリーブ機関（７３）の形をした往復機関のより複雑なバージョンを示す。
【００４５】
図９及び図１０を参照すると、対向するツイン往復スリーブ機関（７３）が断面で示されている。この対向するツイン往復スリーブ機関（７３）は、二つの往復スリーブ（１１）と、二つの第１ピストン（１３）と、二つの第２ピストン（１５）と、を具え、これらの各セットが直線状に対向する態様で配置されている。対向する動作は、振動を低減する目的、あるいは動作時の機関（７３）の動的バランスを改善するためのものである。
【００４６】
機関（７３）は、静止スリーブ（７５）を組み込むことによって構造あるいは支持が与えられている。往復スリーブ（１１）は、静止スリーブ（７５）内で動作し、出力スリーブ（５７ａおよび５７ｂ）は、静止スリーブ（７５）の周囲で動作して、ベアリング（６９）の上に支持されている。往復スリーブ（１１）は、静止スリーブ（７５）内の縦方向に整列したスロット内で動作するピン（６３）によって回転しないようになっている。ピン（６３）の上に追加のベアリングを設けて、縦方向に整列しているスロットの側部に対する摩擦を低減するようにしてもよい。縦方向に整列したスロットは、駆動ローラが曲線トラック（５９）から離れないようなサイズとすることができる。
【００４７】
この例では、出力スリーブ（５７ａおよび５７ｂ）は、各端部に曲線トラックを有する内側部分（５７ｂ）と、ベアリング（６９）の外側レースに合致するように構成された外側部分（５７ａ）との、二つの部分でできている。第１及び第２のピストン（１３および１５）は、静止スリーブ（７５）内に固定されて保持されている。スクリュ（７５ａ）は、第２のピストン（１５）を静止スリーブ（７５）に固定している。
【００４８】
二つの第２ピストン（１５）は、図９と図１０で異なる構造で形成されているように見えるが、この変形は、単に製造上の変形であって、機関（７３）の動作には影響しない。同様に、図１０は、選択的な、図９では使用されていないベアリング保持リング（６９ａ）の使用を示している。図９と図１０に示す機関にはその他のわずかな変形も存在するが、これらは機関の動作に有意に影響しない。
【００４９】
インレットエアが、二つのポート（２５ａと２５ｂ）に連通している入口ポート（２５）を介して入口チャンバ（２１）に入る。
【００５０】
排気ガスは、排気通路（７７）を通って排気中間チャンバ（７９）へ逃げることができる。排気ガスが逃げるときの排気ガスの圧力は、往復スリーブ（１１）の押圧を補助する。次いで、排気ガスは中間排気ポート（８１）を通過して、最終排気ポート（８５）から出てゆく前に最終チャンバ（８３）内に入る。
【００５１】
ディーゼルインジェクタ（８７）が設けられており、必要なときに燃焼チャンバ（１９）にディーゼルを直接注入する。
【００５２】
図８に示す機関（１０）のように、ローラ（６１）がピン（６３）によって各往復スリーブ（１１）の上に支持されている。機関（７３）のパワーストロークの間、往復スリーブ（１１）は、出力スリーブ（５７ｂ）の内側部分の各端部上の曲線トラックに対してローラ（６１）を押圧するように動作し、出力スリーブ（５７ａと５７ｂ）を回転させる。出力スリーブ（５７ａと５７ｂ）および出力スリーブが連結されているフライホイール内のモーメントによって、出力スリーブ（５７ａと５７ｂ）が回転し続け、次いでローラ（６１）を伴う曲線トラックが、往復スリーブ（１１）を圧縮ストローク方向（１７）に動かす。この動作サイクルは、図１ないし６を参照して上述したサイクルと同じであるが、この場合は、対向するツイン往復スリーブで同時に、反対の方向に動作する。
【００５３】
図１１ないし１５は、更に説明することによって、対向する二つの往復スリーブ機関（７３）の順次の組み立てを示す図である。
【００５４】
図１１を参照すると、第１及び第２のピストン（１３）と（１５）が、ローラ（６１）とピン（６３）と同じように、正しい方向に示されている。最終排気チャンバ端部フィッティング（８３ａ）を組み込んだ第１のピストン（１３）が示されている。
【００５５】
図１２を参照すると、往復スリーブ（１１）が、ピストン（１３）および（１５）の周りに取り付けて示されている。
【００５６】
図１３を参照すると、静止スリーブ（７５）が、ベアリング（６９）およびベアリング保持リング（６９ａ）と同じように取り付けて示されている。
【００５７】
図１４を参照すると、出力スリーブ（５７ｂ）の内側部分が組み込まれて示されている。この図では、スリーブ（５７ｂ）の各端部の曲線トラックが明確に示されている。
【００５８】
図１５を参照すると、出力スリーブ（５７ａ）の外側部分が組み込まれ、ベアリング保持リング（６９ａ）と合致して示されている。
【００５９】
図１６を参照すると、機関アッセンブリ（１０）が、例えばボート（８９）に取り付けて示されている。この例では、機関アッセンブリは、ボート内のバルクヘッド上に装着された機関装着フィッティング（９１）に取り付けられている。カップリング（９３）が、出力スリーブ（５７）をボート（８９）のプロペラシャフト（９５）に連結している。このような構成が、コンパクトな直列形船舶機関の構造を提供することがわかる。
【００６０】
図１７を参照すると、機関アッセンブリ（１０）が、ギアシステムに連結して示されている。この例では、出力スリーブ（５７）あるいはそのエクステンションが、３つのプラネットギア（１０１）を固定リングギア（１０３）内で旋回させており、プラネットギア（１０１）は、出力シャフト（１０７）の一方の端部に固定されている太陽ギア（１０５）に係合している。固定されたリングギア（１０３）は、部分的に切って示されている。このような構成を使用して、機関の動作スピードを上回って出力シャフト（１０７）のスピードを上げる、コンパクトなステップアップギアシステムを提供することができる。機関アッセンブリ（１０）は出力スリーブ（５７）上に多数のピークまたはローブを有しており、一回転ごとに多数のパワーストロークを有する場合、ステップアップギアシステムは、いくつかのアプリケーションにおいて有利であろう。代替のギアおよび駆動システムを使用できることは明らかである。
【００６１】
図１８を参照すると、上述したとおり、出力シャフト（１５１）の周りに位置する４つの往復スリーブ機関（７３）を有する機関アッセンブリ（１５０）が、線図的に示されている。ギアホイール（１５３）が各機関（７３）の出力スリーブ（５７）上に装着されており、出力スリーブ（５７）によって駆動される。各ギアホイール（１５３）は、出力シャフト（１５１）に取りつけられている出力ギアホイール（１５５）と係合する。このように、４つの機関（７３）を組み合わせて、出力シャフト（１５１）を駆動する。
【００６２】
個々の機関（７３）が支持構造（１５７）に装着されており、機関アッセンブリ（１５０）を作っている。支持構造（１５７）は、本例では支柱でできたネットワークを用いて記載されているが、代替として、個々の機関（７３）が筒状支持構造内に支持されていてもよい。この構造は、船の構造体、あるいはその他のあらゆる態様の支持構造体に装着することができる。
【００６３】
本例は、４つの個々の機関（７３）を有する機関アッセンブリ（１５０）を示すが、出力ギアホイール（１５５）の周囲のスペースと出力ギアホイール（１５５）の数に依存して、あらゆる数の機関（７３）を使用することができることは予見することができる。図に示す例は、等しくスペースを開けて配置した４つの機関（７３）を示しているが、いずれかの特定の組み立て要求にあうように、機関（７３）をスペースを開けてあるいは、グループ分けしてもよいことは予見できる。
【００６４】
このような機関アッセンブリ（１５０）は、船の船舶機関として使用して、プロペラ（１５９）を駆動することができる。このような機関の構成の利点は、プロペラ（１５９）の各一回の回転について多数のパワーストロークを作ることができることである。例えば、各機関（７３）が各出力スリーブ上に１２ローブの曲線トラックを有しており、各ギアホイール（１５３）と出力ギアホイール（１５５）の間のギア比を６から１に下げる場合、機関は機関の回転ごとに５７６のパワーストロークを作ることができる。５７６という数字は、以下のようにして計算される。１２ローブは、各機関（７３）の回転あたり２４回のパワーストロークを意味し、完全体の機関アッセンブリ（１５０）には４つの機関（７３）があるので、この２４回のパワーストロ−クに４をかけて９６回のパワーストロークとなり、６：１の減ギアが６×９６を意味し、従って、プロペラ（１５９）の１回の回転あたり５７６回のパワーストロークとなる。プロペラに非常に大きなパワー入力を提供することが重要であるが、それを非常に低い回転速度で行うことが重要である船舶機関の場合、このような機関アッセンブリ（１５０）が有利になる。このような機関アッセンブリの使用により、船舶駆動システムにおける減速ギアボックスの必要性をなくす、あるいは低減することになる。
【００６５】
この機関アッセンブリ（１５０）は、マルチシリンダ直列機関で使用されている直列加算と反対に、複数の燃焼シリンダからのパワー出力を並列に加算している。すなわち、直列機関では、各シリンダがトルクを単一のクランクシャフトに足してゆく。機関の出力端にあるクランクシャフトは、各シリンダからの足し合わせた全てのトルクを担わなければならず、機関が多数の燃焼シリンダを有する場合は大きな重いクランクシャフトが必要になる。より多くのパワーが必要であり、追加の燃焼シリンダを加えるような場合、クランクシャフトのトルク条件はますます大きくなる。これに対して、ここに述べた機関アッセンブリ（１５０）の設計を用いると、出力ギアホイール（１５５）の周りに追加の機関（７３）を提供することによってパワー出力を上げることができ、出力ギアホイール（１５５）は、増大したトルクに合うように設計するべきであるが、各個々の機関（７３）の部品は、どのような方法でも強化する必要がない。このような機関アッセンブリ（１５０）は、従って、従来の直列機関に比べてサイズと重量を節減することができる。
【００６６】
機関アッセンブリ（１５０）のもう一つの利点は、個々の機関（７３）を、メンテナンスの目的で必要に応じて、取り外す及び／又は交換することができることである。このことは、従来の直列機関に比して、機関アッセンブリ（１５０）の使用およびメンテナンス方法に大きなフレキシビリティを与える。
【００６７】
図１９を参照すると、この機関のツイン燃焼チャンバのシングル往復スリーブの例が示されている。この機関の構成と動作は、図９ないし図１５を参照して示したものと多くの点で似ている。主な差異は、入口ポーティングとバルブシステム、シングル往復スリーブの使用、及び排気ダクトである。これらの各特徴について以下に述べる。
【００６８】
本例では、入口ポート（１６１）が中間バルクヘッド（１６３）内に位置しており、ポートがワンウエイバルブ（１６５）で制御される。このタイプの入口バルブの利点は、圧力で動作することであり、プレチャージチャンバ（１６７）内の圧力が大気圧以下に下がるとすぐに、空気がこのチャンバに入り始めることである。
【００６９】
シングル往復スリーブ（１６９）は、二つの第１静止ピストン（１８９）と二つの第２静止ピストン（１７７）の周りで動作する。シングル往復スリーブ（１６９）は、また、二つのプレチャージチャンバ（１６７）と二つの燃焼チャンバ（１７１）を規定しており、両方の端部に向けて取り付けられているローラ（１７３）を有している。このシングル往復スリーブ（１６９）の利点は、ローラ（１７３）が両端で出力スリーブ（１７５）に係合し、従って、ローラ（１７３）が出力スリーブ（１７５）のいずれかの端部の上の曲線トラックが離れないことである。
【００７０】
二つの第２ピストン（１７７）は、筒状構造（１７９）の上に支持されているように見える。この構造は、静止スリーブ（１８３）からボルト（１８１）によって支持されている。複数のスロット（１８５）が往復スリーブ（１６９）内に設けられており、スリーブが往復するときに、スリーブがボルト（１８１）をクリアにするようにしている。
【００７１】
この機関では、シングル往復スリーブ（１６９）は、一方の端部のピークが、他端の谷に対応するように構成されている。このことは、一方の端部の燃焼チャンバ（１７１）がパワーストロークを行っているときに、スリーブ（１６９）が、反対側のプレチャージチャンバ／燃焼チャンバ対のプレチャージチャンバ（１６７）への空気を導入を補助するように直接的に力を送ることが可能であることを意味する。
【００７２】
ここに示す例は、動的にバランスされていない。しかしながら、良好な動的バランスは、ここに示す二又はそれ以上の機関ユニットであって、各ユニットがもう一方によって発生する力をバランスするように配置され、同期されているユニットを有する機関アッセンブリを構成することによって達成することができる。例えば、二つのこのようなユニットは、直列に配置することができ、あるいは４つのこのようなユニットを図１８に示すような機関構成に配置することもできる。
【００７３】
本例では、往復スリーブ（１６９）が、複数の排気ポート（１８７）を具える。このポートは第１のピストン（１８９）をクリアにするときに排気ガスを燃焼チャンバ（１７１）から逃がすためのものである。逃げた排気ガスは、環状チャンバ（１９１）に集められ、排気パイプ（１９３）を介して機関から出てゆく。排気パイプ（１９３）は、往復スリーブ（１６９）とともに往復運動し、一対の機関スタンド（１９５）中のクリアランスホールを通過する。排気パイプ（１９３）も、静止スリーブ（１８３）内のクリアランススロット（１９７）内を通っている。
【００７４】
変形例
本例の機関はディーゼル燃料を使用することができるが、あらゆる炭化水素燃料あるいは水素などのその他の燃料を使用することもできる。また、点火プラグを、第１ピストンのクラウンに足して、必要な場合に点火できるようにしてもよい。
【００７５】
この例は、シングル往復スリーブまたはダブル往復スリーブを有する機関について述べているが、スリーブとピストンアッセンブリの数はいくつでもシングル機関アッセンブリの中に組み込んで、パワー条件あるいはバランス条件に合致させることができることは明らかである。
【００７６】
定義
本明細書を通じて、「具える（comprise）」および、「具えている（comprising）」などのその用語の変形は、その他の添加物、部品、完成体、あるいはステップを排除することを意図するものではない。
【００７７】
利点
従って、少なくとも本発明の好ましい形状は、２ストロークサイクルで動作する往復機関を提供しているが、機関の潤滑性のために燃料にオイルを混合する必要がなくなることがわかる。
【００７８】
また、往復機関は、従来の２ストローク機関より換気に優れており、排気ガスのより効率的なパージを達成できる。
【００７９】
さらに、一端または両端に曲線トラックを有する出力スリーブを使用することで往復移動を回転移動に変換する方法によって、パワーストローク中にパワーを抽出する方法により大きなフレキシビリティを得ることができる。従って、曲線トラックは、パワーストロークの間のスリーブによって生じる力が最も効率的に回転運動に変換されるように最適化することができる。往復運動の回転運動への変換は、クランクシャフトの円運動への機械的なリンクによってはもはや制限されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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